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    X射線的產生及原理

    2017/4/26 13:46:30

    原理
    產生X射線的最簡單方法是用加速后的電子撞擊金屬靶。撞擊過程中,電子突然減速,其損失的動能(其中的1%)會以光子形式放出,形成X光光譜的連續部分,稱之為制動輻射。通過加大加速電壓,電子攜帶的能量增大,則有可能將金屬原子的內層電子撞出。于是內層形成空穴,外層電子躍遷回內層填補空穴,同時放出波長在0.1納米左右的光子。由于外層電子躍遷放出的能量是量子化的,所以放出的光子的波長也集中在某些部分,形成了X光譜中的特征線,此稱為特性輻射。
    產生編輯
    電子的韌制輻射,用高能電子轟擊金屬,電子在打進金屬的過程中急劇減速,按照電磁學,有加速的帶電粒子會輻射電磁波,如果電子能量很大,比如上萬電子伏,就可以產生x射線,這是目前實驗室和工廠,醫院等地方用的產生x射線的方法。
    原子的內層電子躍遷也可以產生x射線,量子力學的理論,電子從高能級往低能級躍遷時候會輻射光子,如果能級的能量差比較大,就可以發出x射線波段的光子。
    自倫琴發現X射線后,許多物理學家都在積極地研究和探索,1905年和190
    雙手X光圖片
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    9年,巴克拉曾先后發現X射線的偏振現象,但對X射線究竟是一種電磁波還是微粒輻射,仍不清楚。1912年德國物理學家勞厄發現了X射線通過晶體時產生衍射現象,證明了X射線的波動性和晶體內部結構的周期性,發表了《X射線的干涉現象》一文。
    勞厄的文章發表不久,就引起英國布拉格父子的關注,老布拉格(WH.Bragg)已是利茲大學的物理學教授,而小布拉格(WL.Bragg)則剛從劍橋大學畢業,在卡文迪許實驗室。由于都是X射線微粒論者,兩人都試圖用X射線的微粒理論來解釋勞厄的照片,但他們的嘗試未能取得成功。小布拉格經過反復研究,成功地解釋了勞厄的實驗事實。他以更簡潔的方式,清楚地解釋了X射線晶體衍射的形成,并提出了著名的布拉格公式:nX=Zdsino這一結果不僅證明了小布拉格的解釋的正確性,更重要的是證明了能夠用X射線來獲取晶體結構的信息。
    1912年11月,年僅22歲的小布位格以《晶體對短波長電磁波衍射》為題向劍橋哲學學會報告了上述研究結果。老布拉格則于1913年元月設計出第一臺X射線分光計,并利用這臺儀器,發現了特征X射線。小布拉格在用特征X射線分析了一些堿金屬鹵化物的晶體結構之后,與其父親合作,成功地測定出了金剛石的晶體結構,并用勞厄法進行了驗證。金剛石結構的測定完美地說明了化學家長期以來認為的碳原子的四個鍵按正四面體形狀排列的結論。這對尚處于新生階段的X射線晶體學來說是一個非常重要的事件,它充分顯示了X射線衍射用于分析晶體結構的有效性,使其開始為物理學家和化學家普遍接受。[2]
    它是19世紀末20世紀初物理學的三大發現(X射線-1895年、放射線-1896年、電子-1897年)之一,這一發現標志著現代物理學的產生。[3]

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